超高壓處理對不同果蔬結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響

　　摘要：超高壓處理用于提高食品的安全性和貯藏性已被廣泛用于果蔬制品，但主要限于流態(tài)食品，原因是超高壓處理可能會影響到固態(tài)食品的結(jié)構(gòu)。為了探究超高壓處理對不同品種的果蔬結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響，選擇了５種具有不同的密度、含水量、微觀結(jié)構(gòu)和質(zhì)構(gòu)特性的果蔬，采用不同的超高壓處理?xiàng)l件，分析在不同壓力大小和保壓時間條件下，果蔬結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的變化情況。結(jié)果表明：果蔬的質(zhì)地會影響其耐壓特性，當(dāng)果蔬質(zhì)地柔軟、空泡結(jié)構(gòu)較少時，耐壓性較好；反之，果蔬的體積容易被壓縮，由于組織結(jié)構(gòu)的差異，不同果蔬受壓時體積變化差異很大；密度大、初始硬度大的果蔬受超高壓處理后硬度等質(zhì)構(gòu)指標(biāo)下降幅度更大。保壓時間的延長會進(jìn)一步破壞果蔬的質(zhì)構(gòu)和結(jié)構(gòu)。

　　關(guān)鍵詞：超高壓；果蔬；結(jié)構(gòu)；性質(zhì)

　　超高壓對食品的處理是等靜壓加工，具有各向均勻性的特點(diǎn)，使被加工原料處于受力平衡狀態(tài)，只要食品原料具有一定的彈性，體積能夠在一定程度上伸縮，就適合采用超高壓處理［１－２］。由于一般超高壓采用的壓力較高（１００～６００ＭＰａ），同時果蔬的組織一般較軟［３］，經(jīng)超高壓處理后，固體形式的果蔬組織會受到不同程度的損傷，導(dǎo)致細(xì)胞壁和中膠層的結(jié)構(gòu)以及胞內(nèi)生物大分子的組成和數(shù)量發(fā)生變化［４－５］，造成果蔬的體積、質(zhì)量、色澤和質(zhì)構(gòu)方面的變化［６－８］。目前有關(guān)超高壓對果蔬結(jié)構(gòu)和性質(zhì)變化的研究多集中在細(xì)胞壁果膠變化及影響其變化的相關(guān)內(nèi)源酶上，主要取決于細(xì)胞膜、細(xì)胞壁和細(xì)胞間隙的完整性［９］。Ｂａｓａｋ等［１０］研究了不同壓力大小及保壓時間對蘋果、梨、橙子、胡蘿卜、芹菜、青椒和紅椒的硬度的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著壓力的增加，硬度會迅速降低，而在保壓期間，硬度會進(jìn)一步降低或逐漸恢復(fù)，并認(rèn)為果膠甲酯酶活性是硬度增加的主要原因。Ｄｅｒｏｅｃｋ等［１１］研究發(fā)現(xiàn)，相比于熱處理，高壓協(xié)同高溫處理的胡蘿卜的果膠甲酯化程度顯著降低，質(zhì)構(gòu)顯示出最小的軟化現(xiàn)象，且細(xì)胞間的粘附變化很小。Ｔａｎｇｗｏｎｇｃｈａｉ等［１２］研究了高壓處理（２００～６００ＭＰａ、２０ｍｉｎ）對櫻桃番茄的結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵軟化酶（果膠甲酯酶和聚半乳糖醛酸酶）的影響，認(rèn)為由壓力引起的櫻桃番茄的結(jié)構(gòu)變化涉及至少兩個相關(guān)現(xiàn)象，與液固組分相比，氣相（空氣）的壓縮性更大，施加壓力可以使其產(chǎn)生緊湊的結(jié)構(gòu)；當(dāng)壓力解除時，組織中溶解和壓縮的氣體將在大氣壓下重新快速膨脹形成氣泡，導(dǎo)致細(xì)胞膜滲透性增加，從而促進(jìn)水分的滲出和增強(qiáng)酶作用，細(xì)胞區(qū)室化消失，組織變形軟化，而參與進(jìn)一步軟化的酶主要是聚半乳糖醛酸酶，其在５００ＭＰａ及以上壓力條件下失活。前者主要指壓力導(dǎo)致的（細(xì)胞和組織）結(jié)構(gòu)變化，后者指結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致的物理和化學(xué)變化，后者的變化又會加劇前者的變化，但前者的變化（結(jié)構(gòu)的受損）程度決定了后者的變化；前者的變化程度不僅取決于處理的壓力，還受果蔬的種類和特性影響。目前關(guān)于超高壓處理對液體介質(zhì)下不同果蔬受超高壓處理后結(jié)構(gòu)及品質(zhì)變化研究較少［１３］，而且多以研究單一品種的果蔬為主，缺乏橫向?qū)Ρ?，較少探討和比較不同果蔬在超高壓處理后的不同變化。

　?。辈牧吓c方法

　　１．１材料與設(shè)備

　　原料：包括荔枝、提子、胡蘿卜、梨、蘋果５種果蔬。均選用市售新鮮產(chǎn)品，選擇相似的外觀、成熟度和大小尺寸，其中成熟度主要以硬度和可溶性固形物含量為確定指標(biāo)。荔枝為“桂味”品種，廣東本地產(chǎn)；提子為青提，產(chǎn)地智利；胡蘿卜為廣東本地產(chǎn)；梨為皇冠梨，產(chǎn)地河北；蘋果為紅富士，產(chǎn)地山東煙臺。白砂糖，食品級。試驗(yàn)儀器與設(shè)備：ｕｕＰＦ／５Ｌ／８００ＭＰａ超高靜壓處理設(shè)備（包頭科發(fā)新型高技術(shù)食品機(jī)械有限公司），Ｄｚ－２８０／２ＳＤ真空封口機(jī)（東莞市金橋科技有限公司），ＤＨＧ－９０７０Ａ電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（海培因?qū)嶒?yàn)儀器有限公司），ＴＡ－ＸＴ２質(zhì)構(gòu)儀（ＳｔａｂｌｅＭｉｃｒｏＳｙｓｔｅｍｓＬｔｄ，Ｅｎｇｌａｎｄ），ＰＬ２０３電子天平（梅特勒－托利多儀器（上海）有限公司），ＦＲ－６００多功能自動薄膜封口機(jī)（上海申原包裝機(jī)械廠），ＥＶＯ１８ＳｐｅｃｉａｌＥｄｉｔｉｏｎ掃描電鏡（ＳＥＭ／ＥＤＳ）（德國卡爾蔡司有限公司），Ａｌｐｈａｌ－４Ｌｐｌｕｓ真空冷凍干燥機(jī)（德國Ｃｈｒｉｓｔ公司），ＷＹＺ阿貝折光儀（上海儀電物理光學(xué)儀器有限公司）。

　?。保苍囼?yàn)方法

　?。保玻痹咸幚韴D１樣品處理示意圖Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｒｅａｔｅｄｓａｍｐｌｅｓ選擇５種果蔬作為實(shí)驗(yàn)原料：荔枝、提子、胡蘿卜、梨和蘋果。處理時將鮮荔枝去殼去皮后，沿徑向方向?qū)⒗笾庵瞥芍睆剑保埃恚?、高５ｍｍ的圓柱形樣品；將提子和胡蘿卜切去兩頭后，沿中心取樣，制成直徑１０ｍｍ、高５ｍｍ的圓柱形樣品，其中提子制樣時選擇大小相似、質(zhì)量相近（±１ｇ）的樣品，取樣時避免取到果皮；梨和蘋果沿軸向取樣，避免取到果心和果核，制成直徑１０ｍｍ、高５ｍｍ的圓柱形樣品。隨后將樣品裝入密封袋中，密封袋采用聚乙烯塑料袋（１０ｃｍ×１３ｃｍ）兩層密封（不留頂隙），隨后加入糖液，用密封機(jī)將密封袋封口，隨后進(jìn)行超高壓處理。樣品處理示意圖如圖１所示，經(jīng)過壓力處理后，果蔬的形態(tài)會發(fā)生變化，果蔬內(nèi)部物質(zhì)會與液體介質(zhì)直接發(fā)生交換。

　?。保玻搀w積變化率

　　采用排水法測定果蔬處理前后的體積，每個樣品測定３次（誤差小于０．１ｍＬ），每組樣品做３次平行，以新鮮果蔬作為對照樣，計算體積變化率［１４］ΔＶ＝Ｖ１－Ｖ０Ｖ０×１００％（１）式中：ΔＶ表示體積變化率，％；Ｖ０表示高壓處理前果蔬的體積，ｍＬ；Ｖ１表示高壓處理后果蔬的體積，ｍＬ。

　　２結(jié)果與討論

　?。玻辈煌叩慕Y(jié)構(gòu)與性質(zhì)

　?。捣N果蔬的密度由大到小的順序?yàn)椋豪笾?、提子、胡蘿卜、梨和蘋果，它們還具有不同水分含量和可溶性固形物含量。５種果蔬的性質(zhì)和質(zhì)構(gòu)指標(biāo)如表１所示，微觀結(jié)構(gòu)如圖２所示。

　　果蔬的質(zhì)構(gòu)主要由細(xì)胞壁和胞間層的結(jié)構(gòu)決定，細(xì)胞壁主要由纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)、木質(zhì)素等聚合物構(gòu)成，果膠質(zhì)在中膠層中起粘連相鄰細(xì)胞的作用［１７］。不同品種的果蔬在細(xì)胞壁和胞間層的結(jié)構(gòu)上并不一致，核果類的荔枝和漿果類的提子纖維素含量低于０．５％，細(xì)胞壁的機(jī)械強(qiáng)度較弱，屬于質(zhì)地柔軟型果蔬；而根菜類的胡蘿卜、仁果類的梨和蘋果纖維素含量高于２．０％，細(xì)胞壁的硬度較大，屬于質(zhì)地硬脆型果蔬［３］。結(jié)合表１和圖２，可以發(fā)現(xiàn)，這５種果蔬的密度和硬度等指標(biāo)不存在線性相關(guān)關(guān)系。

　　２．２壓力大小對果蔬結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響

　　一般認(rèn)為，壓力越大，果蔬受壓縮的程度也越大，形變也越大，結(jié)構(gòu)因此也會受到更大的破壞。采用不同的壓力處理荔枝、提子、胡蘿卜、梨和蘋果５種果蔬，探究其結(jié)構(gòu)變化情況。圖３、圖４分別表示采用２００～５００ＭＰａ處理這５種果蔬后體積和質(zhì)量的變化情況，具有不同上標(biāo)者表示差異顯著（Ｐ＜０．０５）。

　　２．３保壓時間對果蔬結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響

　　實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)不同的壓力處理時間對果蔬的體積和質(zhì)量影響較小，沒有顯著性差異（Ｐ＜０．０５）（數(shù)據(jù)未列出），說明相同壓力下處理時間的長短對于果蔬的體積和質(zhì)量影響不大，造成果蔬質(zhì)構(gòu)指標(biāo)降低的主要的原因是長時間的壓力處理對于果肉本身結(jié)構(gòu)的破壞加劇而造成的。４００ＭＰａ下對５種果蔬分別處理５、１０、１５和２０ｍｉｎ后果蔬的硬度和回復(fù)性的變化情況如圖８、圖９所示，圖中具有不同上標(biāo)者表示差異顯著（Ｐ＜０．０５）。

　?。辰Y(jié)論

　　選取密度、含水量、可溶性固形物含量、微觀結(jié)構(gòu)以及硬度、回復(fù)性存在差異的梨、蘋果、荔枝、提子、胡蘿卜這５種有代表性的果蔬作為實(shí)驗(yàn)對象，研究了不同壓力大小和不同保壓時間對果蔬結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響。

　?。ǎ保┕叩馁|(zhì)地會影響其耐壓特性。質(zhì)地柔軟、果肉截面孔隙和空泡較少的荔枝和提子具有一定的耐壓性，質(zhì)地硬脆、孔隙和空泡結(jié)構(gòu)較多的梨、蘋果和胡蘿卜受壓時會被壓縮。由于它們的組織結(jié)構(gòu)不同，耐壓程度也不同，其中梨最容易被壓縮，壓縮率最高；蘋果耐壓性弱，低壓時結(jié)構(gòu)已被壓縮，增壓不會引起其體積縮小；胡蘿卜由于結(jié)構(gòu)致密，具有一定的耐壓性。從微觀結(jié)構(gòu)看，所有果蔬的果肉都會隨著壓力的增大而變得孔隙增多增大。果蔬的密度和初始硬度這兩種性質(zhì)影響處理后的質(zhì)構(gòu)指標(biāo)變化，密度和初始硬度越大，處理后果蔬的硬度等指標(biāo)下降幅度也越大。

　?。ǎ玻╇S著保壓時間的延長，除胡蘿卜的質(zhì)構(gòu)受保壓時間的影響較小以外，其余４種果蔬的硬度、回復(fù)性均呈現(xiàn)下降的趨勢，延長處理時間會進(jìn)一步破壞果蔬的結(jié)構(gòu)。綜上分析可以得出，針對包含果蔬固體和液體介質(zhì)（糖液）的產(chǎn)品，超高壓處理是一個可行的加工手段。壓力大小主要根據(jù)果蔬的耐受壓力進(jìn)行選擇，在保證加工需要的情況下，應(yīng)采用盡可能少的保壓時間，以減小果蔬結(jié)構(gòu)受到的影響。

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